Une percée dans l’efficacité énergétique des puces informatiques pourrait réduire la consommation d’électricité des centres de données

Des chercheurs de l’Oregon State University et de l’Université Baylor ont fait une percée dans la réduction de la consommation d’énergie des puces photoniques utilisées dans les centres de données et les superordinateurs. L’article est publié dans la revue Rapports scientifiques.

Les résultats sont importants car un centre de données peut consommer jusqu’à 50 fois plus d’énergie par pied carré de surface au sol qu’un immeuble de bureaux typique, selon le Département américain de l’énergie.

Un centre de données abrite les opérations et l’équipement de technologie de l’information d’une organisation ; il stocke, traite et diffuse des données et des applications. Les centres de données représentent environ 2% de toute la consommation d’électricité aux États-Unis, selon le DOE.

Selon la Commission du commerce international des États-Unis, le nombre de centres de données a augmenté rapidement à mesure que la demande de données a grimpé en flèche. Aux États-Unis, qui abritent de nombreuses entreprises qui produisent et consomment de grandes quantités de données, notamment Facebook, Amazon, Microsoft et Google, il existe plus de 2 600 centres de données.

L’avancée de John Conley de l’OSU College of Engineering, de l’ancien collègue de l’Oregon State Alan Wang, maintenant de Baylor, et des étudiants diplômés de l’OSU Wei-Che Hsu, Ben Kupp et Nabila Nujhat implique une nouvelle méthode ultra-efficace en énergie pour compenser variations de température qui dégradent les puces photoniques. Ces puces “constitueront l’épine dorsale des communications à haut débit des futurs centres de données et superordinateurs”, a déclaré Conley.

Le circuit des puces photoniques utilise des photons – des particules de lumière – plutôt que les électrons qui traversent les puces informatiques conventionnelles. Se déplaçant à la vitesse de la lumière, les photons permettent la transmission extrêmement rapide et économe en énergie des données.

Le problème avec les puces photoniques est que jusqu’à présent, une énergie importante était nécessaire pour maintenir leur température stable et leurs performances élevées. L’équipe dirigée par Wang a cependant montré qu’il était possible de réduire l’énergie nécessaire au contrôle de la température d’un facteur supérieur à 1 million.

“Alan est un expert en matériaux et dispositifs photoniques et mon domaine d’expertise est le dépôt de couche atomique et les dispositifs électroniques”, a déclaré Conley. “Nous avons pu fabriquer des prototypes fonctionnels qui montrent que la température peut être contrôlée via la tension de grille, ce qui signifie n’utiliser pratiquement aucun courant électrique.”

Actuellement, a déclaré M. Wang, l’industrie photonique s’appuie exclusivement sur des composants connus sous le nom de “réchauffeurs thermiques” pour régler avec précision les longueurs d’onde de travail des dispositifs électro-optiques à grande vitesse et optimiser leurs performances. Ces radiateurs thermiques consomment plusieurs milliwatts d’électricité par appareil.

“Cela peut sembler peu si l’on considère qu’une ampoule LED typique utilise de 6 à 10 watts”, a déclaré Wang. “Cependant, multipliez ces quelques milliwatts par des millions d’appareils et ils s’additionnent rapidement, de sorte que cette approche est confrontée à des défis à mesure que les systèmes évoluent et deviennent plus grands et plus puissants.”

“Notre méthode est beaucoup plus acceptable pour la planète”, a ajouté Conley. “Cela permettra un jour aux centres de données de continuer à devenir plus rapides et plus puissants tout en utilisant moins d’énergie afin que nous puissions accéder à des applications toujours plus puissantes pilotées par l’apprentissage automatique, telles que ChatGPT, sans nous sentir coupables.”